JPWO2019082868A1 - 基板処理装置、支持ピン - Google Patents

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Abstract

本発明の基板処理装置は、基板を処理する装置であって、チャンバ内にて前記基板の表面を処理する処理室と、前記処理室に隣接し、前記基板を移動するとともに、前記基板を支持する後背室と、前記処理室と前記後背室との境界位置に配置されたマスクと、基板を処理する時に、前記基板と前記マスクとを密着させるように、前記基板を前記マスクに向けて押圧可能に支持し、前記基板と前記マスクとの変形に追従して前記基板の裏面に作用する押圧力を調整可能に設定する支持機構と、を有する。

Description

本発明は、基板処理装置、支持ピンに関し、特に、縦型（立位）で被処理基板を処理する、蒸着、スパッタリング、ＣＶＤなどの成膜処理、加熱処理等の基板に対する処理に用いられる好適な技術に関する。
本願は、２０１７年１０月２４日に日本に出願された特願２０１７−２０５４２７号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
半導体デバイス分野、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）分野において、各種の薄膜を形成する手段として、スパッタリングや蒸着が用いられている。
一般的なスパッタリング装置では、チャンバ内にスパッタリング用のカソードが設けられている。スパッタリング装置で成膜を行う際には、減圧したチャンバ内において、カソードに取り付けられたターゲットに対して、所定の間隔を空けて、対向するようにマスクと被処理体（基板）が配置される。
また、蒸着装置で成膜を行う際においても、蒸着源に対して、マスクと被処理体（基板）とを配置する。
このような装置の例として、特許文献１に記載されるように、立位のマスクを基板に押しつけるアライメント機構を有する技術が知られている。また、特許文献２に記載されるように、マスクに対して基板をマグネットによって保持するとともに、マスクを基板にアライメントして位置関係を維持した状態で成膜する技術が知られていた。
日本国特開２０１０−１６５５７１号公報 日本国特開平１０−３１７１３９号公報
しかし、ＦＰＤなど、特に大面積の基板に製膜する場合、基板やマスクが波打つなどの変形を生じることがある。これが原因で、マスクと基板とが密着していない部分がマスクと基板との間に発生し、成膜に不具合が生じるという問題があった。
しかも、このような問題を解決するために基板にマスクを強く押しつけて上記変形を解消しようとした場合、基板に割れや欠けが発生するといった不具合が起こる可能性がある。特許文献１に記載の技術ではこの問題を解決できていな。
また、特許文献２に記載されるように、マグネットによりマスクと基板とを保持した場合、成膜粒子が磁場の影響を受けてしまう。磁場は、特にスパッタ粒子に対して顕著に影響を与える。これにより、マグネットを用いてマスクと基板とを保持した場合には、磁場が成膜状態に影響を及ぼす可能性があるという問題があった。
しかも、基板の面が略鉛直方向に平行となるように基板を立てた状態で成膜を行う場合、すなわち、基板が立位（縦型）にある状態で成膜を行う縦型成膜の場合、基板の面が水平に維持された状態で成膜を行う場合（水平成膜）に比べて、基板とマスクとの密着性がさらに悪化する可能性があるという問題がある。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、以下の目的を達成しようとするものである。
１．基板の処理中において、マスクと基板との密着性向上を図ること。
２．基板の割れや欠けの発生を防止すること。
３．磁場に起因して、基板に対する処理に悪影響が及ぶことを低減すること。
４．基板又はマスクの変形に起因して、基板に対する処理に悪影響が及ぶことを低減すること。
本発明の第１態様に係る基板処理装置は、基板を処理する装置であって、チャンバ内にて前記基板の表面を処理する処理室と、前記処理室に隣接し、前記基板を移動するとともに、前記基板を支持する後背室と、前記処理室と前記後背室との境界位置に配置されたマスクと、基板を処理する時に、前記基板と前記マスクとを密着させるように、前記基板を前記マスクに向けて押圧可能に支持し、前記基板と前記マスクとの変形に追従して前記基板の裏面に作用する押圧力を調整可能に設定する支持機構と、を有する。
本発明の第１態様に係る基板処理装置においては、前記支持機構は、支持ピンを有し、前記支持ピンは、前記マスクの面に直交する方向に延在し、前記支持機構が前記基板を支持する時に前記基板の前記裏面に当接する先端を有し、前記基板の前記裏面に作用する前記押圧力を調整可能とし、軸方向に伸長可能及び退避可能に配置されてもよい。
本発明の第１態様に係る基板処理装置においては、前記支持ピンは、前記支持ピンが前記基板の前記裏面を押圧する時に前記基板の前記裏面に当接する先端を有する支持シャフトと、可撓性を有する弾性部材を有し、前記支持ピンの前記軸方向において前記支持シャフトを伸長可能及び退避可能として支持するシャフト支持部と、を有し、前記支持シャフトの伸長及び退避により、前記支持ピンは、前記基板の前記裏面に作用する前記押圧力を調整可能であってもよい。
本発明の第１態様に係る基板処理装置においては、前記支持ピンが、前記基板の前記裏面に対向するように前記支持機構に複数箇所に設けられてもよい。
本発明の第１態様に係る基板処理装置においては、前記支持ピンは、前記支持ピンが前記基板の前記裏面を押圧する時に前記基板の前記裏面に当接する先端を有する支持シャフトを有し、前記支持シャフトの先端が、球面状に形成されてもよい。
本発明の第１態様に係る基板処理装置においては、前記支持機構は、前記支持ピンの伸長及び退避に追従して前記軸方向と同方向に伸長可能及び退避可能なクランプ支持部と、前記クランプ支持部によって支持されて、前記基板の縁部を支持するクランプと、を有してもよい。
本発明の第１態様に係る基板処理装置においては、前記クランプ支持部は、前記支持ピンの伸長及び退避に追従して前記軸方向に伸長可能及び退避可能な可撓性を有する弾性部材を有してもよい。
本発明の第１態様に係る基板処理装置においては、前記クランプが、前記基板の周縁部において複数箇所に設けられてもよい。
本発明の第１態様に係る基板処理装置においては、前記処理室において蒸着処理が行われてもよい。
本発明の第１態様に係る基板処理装置においては、前記処理室においてスパッタリング処理が行われてもよい。
本発明の第２態様に係る支持ピンは、上述した第１態様に係る基板処理装置に用いられる支持ピンであって、前記マスクの面に直交する方向に延在するように前記基板処理装置に取り付けられ、基板を支持する時に前記基板の裏面に当接する先端を有する支持シャフトと、可撓性を有する弾性部材を有し、前記支持シャフトを軸方向に伸長可能及び退避可能として支持するシャフト支持部と、を有し、前記支持シャフトの伸長及び退避により、前記基板の前記裏面に作用する前記押圧力を調整可能である。
本発明の第１態様に係る基板処理装置は、基板を処理する装置であって、チャンバ内にて前記基板の表面を処理する処理室と、前記処理室に隣接し、前記基板を移動するとともに、前記基板を支持する後背室と、前記処理室と前記後背室との境界位置に配置されたマスクと、基板を処理する時に、前記基板と前記マスクとを密着させるように、前記基板を前記マスクに向けて押圧可能に支持し、前記基板と前記マスクとの変形に追従して前記基板の裏面に作用する押圧力を調整可能に設定する支持機構と、を有する。基板の表面とマスクの面とを密着させて支持した場合には、マスク及び基板の少なくとも一方において、実質的に波打ち等の変形が発生してしまう。従来、このような問題を解消することができなかった。これに対して、上述した基板処理装置によれば、従来では基板の表面とマスクの面との密着支持の際に変形しやすいマスクや基板に対しても、基板とマスクとが充分に密着した状態にすることができる。また、基板とマスクとが当接していない領域を発生させることがなく、成膜等の基板に対する処理に必要な密着性を得ることができる。同時に、マスクを基板に押しつけた場合に発生する基板の割れや欠けなどを防止することができる。これにより、成膜等の基板に対する処理における処理特性を向上することが可能となる。
なお、前記支持機構は、前記基板を支持した際に基板に発生する変形に追従して、前記基板の面上の各位置において前記基板の前記裏面に作用する押圧力を調整可能に設定することができる。前記支持機構は、前記基板を支持した際に、支持される基板の移動に追従して、前記基板の面における複数の位置の各々において基板の裏面に作用する押圧力を調整可能に設定することができる。
本発明の第１態様に係る基板処理装置において、前記支持機構は、支持ピンを有し、前記支持ピンは、前記マスクの面に直交する方向に延在し、前記支持機構が前記基板を支持する時に前記基板の前記裏面に当接する先端を有し、前記基板の前記裏面に作用する前記押圧力を調整可能とし、軸方向に伸長可能及び退避可能に配置されている。これにより、支持ピンによって基板をマスクに向けて押圧し、支持ピンによって基板をマスクに沿わせて密着させる。また、支持ピンは、支持ピンが基板を押圧する押圧力が一定以上にならないように調節する。したがって、基板に対する応力を抑えて、基板において割れや欠けなどが発生することを防止することができる。これにより、成膜等の基板に対する処理における処理特性を向上することが可能となる。
本発明の第１態様に係る基板処理装置において、前記支持ピンは、前記支持ピンが前記基板の前記裏面を押圧する時に前記基板の前記裏面に当接する先端を有する支持シャフトと、可撓性を有する弾性部材を有し、前記支持ピンの前記軸方向において前記支持シャフトを伸長可能及び退避可能として支持するシャフト支持部と、を有し、前記支持シャフトの伸長及び退避により、前記支持ピンは、前記基板の前記裏面に作用する前記押圧力を調整可能である。これにより、支持ピンを基板に当接させて、この支持ピンによって基板を押圧した際に、弾性部材の弾性変形によって、支持シャフトが伸長及び退避した際における支持ピンの軸方向における支持シャフトの先端の位置を調節することが可能となる。これにより、支持ピンが基板を押圧する押圧力が一定以上にならないように調整することが可能となる。同時に、支持ピンが基板を押圧する押圧力が所定の押圧力となるように維持するように調整することが可能となる。
また、本発明の第１態様に係る基板処理装置において、前記支持ピンが、前記基板の裏面に対向するように支持機構に複数箇所に設けられていることにより、どのような大きさの基板であっても、基板の全面がマスクと好適に密着した状態とすることが可能となる。
また、本発明の第１態様に係る基板処理装置において、前記支持シャフトの先端が球面状に形成されていることにより、球面状に形成された支持シャフトの先端が基板に点で接触する。したがって、基板に必要以上の押圧力をかけることなくい。同時に、支持シャフトは、基板をマスクに対して適正な範囲となる押圧力で押圧する。また、波打ちなどの変形が基板に生じている場合であっても、基板をマスクに対して押圧することが可能となる。
また、本発明の第１態様に係る基板処理装置において、前記支持機構は、前記支持ピンの伸長及び退避に追従して前記軸方向と同方向に伸長可能及び退避可能なクランプ支持部と、前記クランプ支持部によって支持されて、前記基板の縁部を支持するクランプと、を有している。これにより、支持ピンが基板をマスクに対して押圧することで基板をマスクに沿わせた際に、クランプに当接した基板の縁部（端部）に不必要な力が加わらない。したがって、基板に割れや欠けなどが発生して、基板が破損してしまうことを防止する。同時に、波打ちなどの変形が生じている基板であっても、支持ピンによって基板をマスクに対して押圧することで、変形の生じた基板とマスクとを密着させることが可能となる。
なお、クランプが基板の端部に接触した状態として、クランプが前記基板の縁部を支持することができる。
また、クランプを支持ピンに追従させるために、マスクに、クランプの軸方向における移動距離を規制する軸方向移動距離規制部を設けることもできる。
また、本発明の第１態様に係る基板処理装置において、前記クランプ支持部は、前記支持ピンの伸長及び退避に追従して前記軸方向に伸長可能及び退避可能な可撓性を有する弾性部材を有する。これにより、支持ピンにおける押圧力の制御に対してクランプが追従して動作するために必要な構造を、簡単な構造で実現することが可能となる。
また、本発明の第１態様に係る基板処理装置において、前記クランプが、前記基板の周縁部において複数箇所に設けられていることにより、基板を処理する時に、基板に割れや欠けなどが発生して基板が破損してしまうことを防止する。同時に、基板をマスクに対してアライメントした状態で、基板に対する処理を行うことが可能となる。さらに、縦型（立位）にて基板を支持した状態で基板に対する処理を行うことが可能となる。
また、本発明の第１態様に係る基板処理装置において、前記処理室において蒸着処理が行われることにより、蒸着によって基板に成膜する時に、処理される基板に割れや欠けなどが発生して基板が破損してしまうことを防止する。同時に、マスクに基板を密着させて、成膜特性の悪化が生じることを防止できる。
また、本発明の第１態様に係る基板処理装置において、前記処理室においてスパッタリング処理が行われることにより、マグネットによるスパッタ粒子への影響により成膜特性が悪化することを低減する。同時に、処理される基板に割れや欠けなどが発生して基板が破損してしまうことを防止する。また、マスクに基板を密着させて、成膜特性の悪化が生じることを防止できる。
本発明の第２態様に係る支持ピンは、上述した第１態様に係る基板処理装置に用いられる支持ピンであって、前記マスクの面に直交する方向に延在するように前記基板処理装置に取り付けられ、基板を支持する時に前記基板の裏面に当接する先端を有する支持シャフトと、可撓性を有する弾性部材を有し、前記支持シャフトを軸方向に伸長可能及び退避可能として支持するシャフト支持部と、を有し、前記支持シャフトの伸長及び退避により、前記基板の前記裏面に作用する前記押圧力を調整可能である。これにより、処理される基板の表面とマスクの面とを密着させるために好適な場所に支持ピンを設けることが可能となる。必要な既存の基板処理装置にこの支持ピンを設けることが可能となる。さらに、基板とマスクとが当接していない領域を発生させることがない。成膜等の基板に対する処理を行う際に必要な密着性を得ることができる。同時に、マスクを基板に押しつけた場合に発生する基板の割れや欠けなどを防止することができる。また、処理対象となる基板の大きさ、材質、厚さなどの特性に対応するように支持ピンの配置を変更可能とすることができる。さらに、マスクにおいて発生する変形の程度によって、支持ピンの配置や個数などを調節することが可能となる。あるいは、基板とマスクとの必要な密着度合いによって、支持ピンの配置や個数などを調節することが可能となる。
本発明の第２態様に係る支持ピンにおいて、支持ピンが基板に当接する部分を樹脂で形成することができる。具体的には、支持シャフトの先端部分が、樹脂からなることができる。また、本発明の第１態様に係る基板処理装置における基板に対する処理としては、基板面が略鉛直方向となる立位状態で基板に処理を行う縦型処理を採用することが可能であり、また、基板面が略水平となる水平型（横型）処理によって基板に対する処理を行うことができる。なお、水平型処理の場合には、マスクが基板の上側に位置することが可能である。または、マスクが基板の下側に位置することが可能である。
本発明の態様によれば、基板に対する処理を行っている間で、マスクと基板との密着性を向上することができるという効果が得られる。また、基板の割れや欠けの発生を防止することが可能であるという効果が得られる。さらに、基板に対する処理に対して磁場が及ぼす影響を低減することができるという効果が得られる。また、基板又はマスクの変形によって基板に対する処理への悪影響を低減することができるという効果が得られる。
本発明の第１実施形態に係る基板処理装置を示す模式平面図である。 本発明の第１実施形態に係る基板処理装置における成膜室の一部を示す斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る基板処理装置における支持機構の保持部を示す側面図である。 本発明の第１実施形態に係る基板処理装置における支持機構の保持部を示す正面図である。 本発明の第１実施形態に係る基板処理装置における支持ピンを示す軸方向断面図である。 本発明の第１実施形態に係る基板処理装置におけるクランプ機構を示す断面図である。 本発明の第１実施形態に係る基板処理装置におけるクランプ機構の保持動作を示す断面図である。 本発明の第１実施形態に係る基板処理装置における成膜室で行われる工程を示す模式側面図である。 本発明の第１実施形態に係る基板処理装置における成膜室で行われる工程を示す模式側面図である。 本発明の第１実施形態に係る基板処理装置における成膜室で行われる工程を示す模式側面図である。 本発明の第１実施形態に係る基板処理装置における成膜室で行われる工程を示す模式側面図である。 本発明の第１実施形態に係る基板処理装置における成膜室で行われる工程を示す模式側面図である。 本発明の第１実施形態に係る基板処理装置における支持ピンおよびクランプ機構の動作を示す模式断面図である。 本発明の第１実施形態に係る基板処理装置における支持ピンおよびクランプ機構の動作を示す模式断面図である。 本発明の第２実施形態に係る基板処理装置における成膜室の一部を示す模式正面図である。
以下、本発明の第１実施形態に係る基板処理装置を、図面に基づいて説明する。なお、本実施形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
図１は、本実施形態における基板処理装置を示す模式平面図であり、図１において、符号１は、基板処理装置である。
本実施形態に係る基板処理装置１は、例えば、液晶ディスプレイの製造工程においてガラス等からなる基板上にＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を形成する場合など、ガラスや樹脂からなる基板１１に対して、真空環境下で加熱処理、成膜処理、エッチング処理等を行うインターバック式のスパッタリング装置や有機ＥＬの製造に用いる蒸着装置とされる。
本実施形態においては、スパッタ処理を行う場合について説明する。
基板処理装置（スパッタリング装置）１は、図１に示すように、略矩形のガラス基板（基板）１１を搬入／搬出するロード・アンロード室２（チャンバ）と、ガラス基板１１上に、例えば、ＺｎＯ系やＩｎ２Ｏ３系の透明導電膜などの被膜をスパッタ法により形成する耐圧の成膜室（チャンバ）４と、成膜室４とロード・アンロード室２との間に設けられた搬送室３と、を備えている。本実施形態に係る基板処理装置１においては、図１において、サイドスパッタ式が採用されているが、スパッタダウン式、あるいは、スパッタアップ式を採用することもできる。
基板処理装置１には、成膜室４Ａとロード・アンロード室２Ａとが設けられている。これら複数のチャンバ２，２Ａ，４，４Ａが搬送室３の周囲を取り囲むように形成されており、こうしたチャンバ２，２Ａ，４，４Ａは、例えば、互いに隣接して形成された２つのロード・アンロード室（チャンバ）と、複数の処理室（チャンバ）として構成されることになる。例えば、一方のロード・アンロード室２は、外部から基板処理装置（スパッタリング装置）１に向けてガラス基板１１を搬入するロード室として機能する。他方のロード・アンロード室２Ａは、基板処理装置１から外部にガラス基板１１を搬出するアンロード室として機能する。また、成膜室４と成膜室４Ａとにおいて異なる成膜工程が行われる構成であってもよい。
ロード・アンロード室（チャンバ）２と搬送室３との間、ロード・アンロード室（チャンバ）２Ａと搬送室３との間、成膜室（チャンバ）４と搬送室３との間、及び成膜室（チャンバ）４Ａと搬送室３との間には、仕切りバルブが形成されていればよい。
ロード・アンロード室２には、位置決め部材が配置されている。位置決め部材には、ロード・アンロード室２に外部から搬入されたガラス基板１１が載置される。位置決め部材は、ガラス基板１１の位置を設定して、ガラス基板１１のアライメントを可能としている。
ロード・アンロード室２には、ロード・アンロード室２の内部を粗真空引きするロータリーポンプ等の粗引き排気部が設けられる。
搬送室３の内部には、図１に示すように、搬送装置（搬送ロボット）３ａが配置されている。
搬送装置３ａは、回転軸と、この回転軸に取り付けられたロボットアームと、ロボットアームの一端に形成されたロボットハンドと、上下動装置とを有している。ロボットアームは、互いに屈曲可能な第一、第二の能動アームと、第一、第二の従動アームとから構成されている。搬送装置３ａは、被搬送物であるガラス基板１１を、チャンバ２，２Ａ，３，４，４Ａ間で移動させることができる。
図２は、本実施形態における成膜室の一部を示す斜視図である。
成膜室４の内部には、図１，図２に示すように、成膜材料を供給する手段として、立設されたターゲット７を保持するバッキングプレート（カソード電極）６と、バッキングプレート６に負電位のスパッタ電圧を印加する電源と、成膜室４の内部にガスを導入するガス導入部と、成膜室４の内部を高真空引きするターボ分子ポンプ等の高真空排気部と、が設けられている。成膜室４の内部において、バッキングプレート６は、搬送室３と成膜室４との間に位置する搬送口４ａから最遠となる位置に立設される。
バッキングプレート６には、基板を処理する時にガラス基板１１と略平行に対面する前面側にターゲット７が固定される。バッキングプレート（カソード電極）６は、ターゲット７に対して負電位のスパッタリング電圧を印加するための電極である。バッキングプレート６は、負電位のスパッタリング電圧を印加する電源に接続されている。
カソード電極６の裏側には、ターゲット７上に所定の磁場を形成するためのマグネトロン磁気回路が設置されている。マグネトロン磁気回路は、揺動機構に装着されている。揺動機構は、マグネトロン磁気回路揺動用の駆動装置を有する。揺動機構の駆動装置は、マグネトロン磁気回路を揺動可能に構成されている。
成膜室４の内部空間は、図１に示すように、成膜時にガラス基板１１の表面側となる前側空間（処理室）４ｍと、ガラス基板１１の裏面側となる裏側空間（後背室）４ｎとを有する。成膜室４の前側空間４ｍには、ターゲット７が固定されたバッキングプレート（カソード電極）６が配置される。
成膜室４の裏側空間４ｎには、図１，図２に示すように、前側空間４ｍに向かって開口する成膜口４ｂが設けられている。成膜口４ｂにおいては、前側空間（処理室）４ｍと裏側空間（後背室）４ｎとの境界位置にマスク２０が配置されている。
図示しないマスクアライメント部によって、成膜前工程において、マスク２０の位置をアライメントすることが可能である。
マスク２０は、図２に示すように、略矩形のマスクフレーム２０ａと、マスクフレーム２０ａに縦横に張られた複数のリブ２０ｂと、を有する。複数のリブ２０ｂは、マスクフレーム２０ａの内側領域を区画する。
マスクフレーム２０ａは、剛性を有するＳＵＳ等の金属で形成されている。リブ２０ｂは、インバー等とされる金属箔で形成されている。マスクフレーム２０ａによってリブ２０ｂの両端が引張された状態で、マスクフレーム２０ａにリブ２０ｂが固定されている。マスクフレーム２０ａの内側においては、縦横に張られた複数のリブ２０ｂによって囲まれた領域が、成膜領域とされている。
裏側空間４ｎの内部には、図１，図２に示すように、支持機構（基板支持装置）１０が設けられている。支持機構１０は、成膜中にターゲット７と対向するようにガラス基板１１を保持（支持）し、ガラス基板１１を外部からの搬入し、および、ガラス基板１１を外部への搬出することが可能である。
図３は、本実施形態に係る支持機構における保持部を示す側面図である。
支持機構１０は、図２，図３に示すように、裏側空間４ｎの下側に位置する。支持機構１０は、回転軸１２と、保持部（プラテン）１３と、を備える。回転軸１２は、搬送口４ａおよび成膜口４ｂのうち少なくとも一方と略並行であり、水平状態に延在する。保持部１３は、回転軸１２に取り付けられ、ガラス基板１１の裏面を支持する。
回転軸１２には、図２に示すように、回転駆動部１２Ａが接続されている。回転駆動部１２Ａは、回転軸１２を軸線周りに回転可能とする。回転軸１２は、裏側空間４ｎを形成する側壁を貫通している。回転駆動部１２Ａは、成膜室（チャンバ）の外側に配置されている。
回転軸１２には、取り付け部材１２ａを介して、略矩形平板状の保持部１３が取り付けられる。保持部１３は、保持部１３の平面と回転軸１２の軸線とが一致しない位置にて、回転軸１２に取り付けられている。保持部１３は、回転軸１２の軸線周りの回動に追従して、保持部１３によって保持されたガラス基板１１を移動可能とされている。
保持部１３は、図２に示すように、回転駆動部１２Ａによって回転軸１２の軸線周りの回動により、回転動作が可能である。保持部１３は、回転軸１２よりも上側において略水平方向位置とされた水平載置位置と、略鉛直方向位置に立ち上げた鉛直処理位置、との間で回転動作が可能とされる。
支持機構１０において、保持部１３が水平載置位置にある場合、保持部１３の表面の延長には、搬送口４ａが位置する。この状態においては、搬送室３から水平搬送されたガラス基板１１が支持機構１０上に載置可能となる。
一方、支持機構１０において、保持部１３が鉛直処理位置にある場合、保持部１３の表面側において、図２に示すように、ガラス基板１１の裏面から、ガラス基板１１を支持可能である。保持部１３の表面側は、ガラス基板１１よりも大きい輪郭を有する。保持部１３が鉛直処理位置にある場合、保持部１３の表面側は、ほぼ成膜口４ｂを塞ぐように位置する。この状態で、保持部１３によって支持されたガラス基板１１の表面１１Ｔ（図５参照）がカソード電極６と対向し、ガラス基板１１の表面１１Ｔに対して成膜が可能となる。
図４は、本実施形態に係る支持機構における保持部を示す正面図である。
保持部１３には、図３，図４に示すように、保持部１３が鉛直処理位置に配置された際にガラス基板１１の裏面１１Ｂ（図５参照）に当接する支持ピン３０が複数設けられている。
支持ピン３０は、保持部１３が鉛直処理位置に配置された際に、ガラス基板１１をマスク２０に密着させるように押圧可能である。
複数の支持ピン３０は、ガラス基板１１の裏面１１Ｂに対向するように保持部１３の面上において複数個所に分散して配置されている。
図５は、本実施形態に係る支持ピンを示す軸方向断面図である。
支持ピン３０は、保持部１３において支持されるガラス基板１１の面（表面１１Ｔ、裏面１１Ｂ）に直交する方向に延在するように、保持部１３に取り付けられている。
図５に示すように、支持ピン３０は、支持シャフト３１と、シャフト支持筒３３とを備える。
支持シャフト３１は、保持部１３がガラス基板１１を支持しつつ鉛直処理位置に配置された際に、ガラス基板１１が処理される位置において、ガラス基板１１の裏面１１Ｂに当接する先端を有する。シャフト支持筒３３は、可撓性を有する弾性部材３２を有し、支持シャフト３１を軸方向に伸長可能及び退避可能として支持する。支持シャフト３１が伸長可能及び退避可能であることによって、支持ピン３０は、ガラス基板１１の裏面１１Ｂに作用する押圧力が調整可能とされている。支持ピン３０は、支持機構１０を構成している。
支持シャフト３１には、図５に示すように、ガラス基板１１に当接する当接部３４が設けられている。当接部３４の先端は、球面状に形成されている。支持シャフト３１は、筒状のシャフト支持筒３３の内部に支持されている。支持シャフト３１は、筒状のシャフト支持筒３３の内部において、支持ピン３０の軸方向に摺動可能である。
シャフト支持筒３３は、固定部３５と、固定部３５に螺合されたナット３６とによってプラテン１３に固定されている。固定部３５は、支持シャフト３１の基端側（当接部３４とは反対側）に設けられ、支持シャフト３１の外側に位置する。ナット３６は、固定部３５に対して回転することで、固定部３５とシャフト支持筒３３との支持シャフト３１における軸方向の位置を調整可能である。ナット３６を固定部３５に対して回転させることで、プラテン１３に対する、シャフト支持筒３３の軸方向における固定位置を調節可能である。
シャフト支持筒３３の基端位置には、ナット３７が設けられて、支持シャフト３１の基端を螺合している。ナット３７は、シャフト支持筒３３に対して回転させることで、シャフト支持筒３３と支持シャフト３１との軸方向のセッティング位置を調整可能である。ナット３７によるセッティング位置の調整を行うことにより、弾性部材３２が発生させる付勢力の大きさを調整することが可能となる。つまり、ナット３７を回転させることで、当接部３４からガラス基板１１へ作用する押圧力の大きさを調整することが可能となる。
シャフト支持筒３３の内径に関しては、支持シャフト３１の先端側に近い位置における内径が大きく、支持シャフト３１の基端側に近い位置における内径が小さくなるように、内径が多段状に設定されている。シャフト支持筒３３の内部における先端側に近い位置には、ブシュ３３ａが周設されている。シャフト支持筒３３の内部における基端側に近い位置には、ブシュ３３ａから所定距離だけ離間した位置に、ブシュ３３ｂが周設されている。ブシュ３３ａ，３３ｂによって、支持シャフト３１がシャフト支持筒３３に対して軸方向に摺動可能となっている。同時に、ブシュ３３ａ，３３ｂによって支持シャフト３１とシャフト支持筒３３との間の隙間が密閉されている。
支持シャフト３１には、支持シャフト３１の径方向において段差３１ｂが形成されている。段差３１ｂよりも支持シャフト３１の先端側に近い位置では、支持シャフト３１の径が大きく、段差３１ｂよりも支持シャフト３１の基端側に近い位置では、支持シャフト３１の径が小さい。段差３１ｂよりも支持シャフト３１の先端側に近い位置において、支持シャフト３１とシャフト支持筒３３との間にブシュ３３ａが配置されている。段差３１ｂよりも支持シャフト３１の基端側に近い位置において、支持シャフト３１とシャフト支持筒３３との間にブシュ３３ｂが配置されている。
シャフト支持筒３３の内部において、シャフト支持筒３３の基端側に位置するブシュ３３ｂと、支持シャフト３１の段差３１ｂとの間には、弾性部材３２が収納されている。弾性部材３２は、支持シャフト３１の軸方向に弾性変形可能である。
弾性部材３２の材料としては、バネ、弾性変形可能な樹脂、シリコンゴムなどが選択される。弾性部材３２は、支持シャフト３１の周囲に設けられている。弾性部材３２は、ブシュ３３ｂと支持シャフト３１の段差３１ｂとの間に位置しており、ブシュ３３ｂと段差３１ｂとによって弾性部材３２が押圧されると、弾性部材３２は軸方向に沿って付勢力（反発力、復元力）を発生する。支持シャフト３１の先端に位置する当接部３４がガラス基板１１を規定された以上の押圧力で押圧した場合に、支持シャフト３１が基端側に向けて所定距離だけ移動可能となるように、弾性部材３２の付勢力が調整されている。
当接部３４の先端側は、球面状に形成されている。当接部３４は、ガラス基板１１の裏面１１Ｂに対して、ほぼ点接触可能とされている。さらに、当接部３４は、スパッタリング等の処理（基板に対する処理）に対して耐熱性および耐真空性を有する。当接部３４は、ガラス基板１１を支持可能な強度を有する樹脂で形成されている。当接部３４は、例えば、べスペル（デュポン社製、登録商標）等のポリイミド樹脂で形成されている。
弾性部材３２、シャフト支持筒３３、ブシュ３３ａ，３３ｂ、固定部３５、ナット３６、ナット３７は、シャフト支持部を構成している。
保持部１３には、図３，図４に示すように、クランプ４０が複数設けられている。クランプ４０は、保持部１３が鉛直処理位置に配置された際に、ガラス基板１１の周縁の端面に当接してガラス基板１１を支持する。保持部１３において、クランプ４０は、ガラス基板１１の周縁における複数の位置に配置されている。クランプ４０は、支持機構１０を構成している。
図６は、本実施形態に係るクランプ機構を示す断面図であり、図７は、本実施形態に係るクランプ機構の保持動作を示す図である。
図６，図７に示すように、クランプ機構は、クランプ４０、支持部４１、弾性部材４２、及び支持基部４３を有する。クランプ４０（クランプ機構）は、図４に示すように、保持部１３の周縁の外側となる位置に複数設けられている。
複数のクランプ４０の各々は、図示しないクランプ駆動移動装置により、保持部１３の中心に対して外側となる外側位置と、保持部１３の中心に対して内側となる支持位置との間で、揺動可能とされている。
クランプ４０の上面（先端）は、当接部４０ｄである。当接部４０ｄは、支持ピン３０にガラス基板１１を載置した際にガラス基板１１の周縁の端面に当接する当接面４４と、当接面４４よりも保持部１３の面上における中心側に突出する凸部４０ａとを有する。当接面４４は、支持ピン３０にガラス基板１１を載置した際に、ガラス基板１１の周縁の端面に当接することで、ガラス基板１１のアライメントを行う。凸部４０ａは、当接面４４がガラス基板１１の周縁の端面に当接した際に、ガラス基板１１の表面１１Ｔが保持部１３から離間することを防止する。
当接部４０ｄは、マスクフレーム２０ａの裏面２０Ｂに設けられた凹部２０ｄに対応している。換言すると、ガラス基板１１の鉛直方向から見て、当接部４０ｄの位置と凹部２０ｄの位置とは重なっている。このようなクランプ機構においては、支持シャフト３１の軸方向に沿って、クランプ４０にマスクフレーム２０ａ（マスク２０）が近づくようにマスクフレーム２０ａが移動すると、当接部４０ｄが凹部２０ｄに当接するようになっている。マスク２０の移動については後述する。
当接面４４は、支持シャフト３１の軸方向において、支持シャフト３１の先端に対応する位置に設けられている。凸部４０ａは、当接面４４よりも支持シャフト３１の軸方向における先端側に位置する当接部３４の近くに設けられる。
クランプ４０を構成する材料に関し、少なくともガラス基板１１に当接する当接面４４は、支持ピン３０の当接部３４と同等の材質、例えば、樹脂などで構成されている。
クランプ４０は、クランプ４０の下方に開口する位置規制穴４３ａを有する。位置規制穴４３ａの内部には、支持部４１が配置されている。図６に示す例では、位置規制穴４３ａの内部に支持部４１が配置されており、かつ、支持部４１と支持基部４３とが離間している断面構造が示されているが、図６に示されていない領域において、支持部４１は、支持基部４３に接続されている。支持部４１に隣接する位置には、弾性部材４２が設けられている。
支持部４１は、支持シャフト３１の軸方向において、支持基部４３からクランプ４０に向けて突出し、クランプ４０に設けられた位置規制穴４３ａに挿入されている。支持部４１は、位置規制穴４３ａが延在する方向に沿って、位置規制穴４３ａに進入し、かつ、位置規制穴４３ａから後退することが可能である。支持部４１が位置規制穴４３ａに沿って移動することで、クランプ４０の移動方向が、支持シャフト３１の軸方向と同じ方向となるように、クランプ４０の移動が規制されている。
支持基部４３の基端側（当接部４０ｄとは反対側）は、図示しない揺動軸によって揺動可能に保持部１３に取り付けられている。支持基部４３が揺動可能であるため、保持部１３に対して、クランプ４０が外側位置と支持位置との間で揺動可能となる。なお、クランプ４０の揺動は、保持部１３にガラス基板１１を載置する時、或いは、保持部１３からガラス基板１１を搬出する時に行われる。
弾性部材４２は、クランプ４０と支持基部４３との間に配置されている。弾性部材４２は、当接部４０ｄをマスク２０に向けて押圧する付勢力（反発力、復元力）を発生させる。位置規制穴４３ａに挿入されている支持部４１によってクランプ４０の移動が規制されているため、弾性部材４２は、支持シャフト３１の軸方向に沿って、当接部４０ｄをマスク２０に向けて押圧する。クランプ４０の先端に位置する当接部４０ｄが規定された以上の押圧力で押圧された場合に、クランプ４０が支持基部４３の基端側に向けて所定距離だけ移動可能となるように、弾性部材４２の付勢力（反発力、復元力）が調整されている。
支持部４１、弾性部材４２、支持基部４３、位置規制穴４３ａ、図示しない揺動軸などは、クランプ支持部を構成している。
クランプ４０の伸退動作（伸長動作及び退避動作）と支持シャフト３１の伸退動作とが同期するように、クランプ４０は構成されている。すなわち、支持シャフト３１の軸方向に沿って、クランプ４０及び支持シャフト３１は、同期的に、マスクフレーム２０ａに近づくように移動したり、マスクフレーム２０ａから離間するように移動したりする。
具体的には、クランプ４０の先端に位置する当接部４０ｄは、マスクフレーム２０ａの裏面２０Ｂの凹部２０ｄに当接することによって支持シャフト３１の先端に位置する当接部３４がマスク２０に密着したガラス基板１１に押圧された際に、この支持シャフト３１の軸方向移動距離と同程度だけクランプ４０が同方向に移動するように設定されている。つまり、支持シャフト３１の軸方向におけるマスクフレーム２０ａの裏面２０Ｂに形成された凹部２０ｄの深さは、クランプ４０と支持シャフト３１との伸退動作（伸長動作及び退避動作）が同期するように設定される。
また、マスクフレーム２０ａの凹部２０ｄと当接部４０ｄとは、クランプ４０を支持ピン３０に追従させるための軸方向移動距離規制部を構成している。
また、弾性部材４２によるクランプ４０への付勢力の大きさと、弾性部材３２による支持シャフト３１への付勢力の大きさとは、互いに異なるように構成されている。具体的には、弾性部材４２の付勢力が、弾性部材３２の付勢力よりも大きくなるように設定されている。これは、支持ピン３０によって支持される重量とクランプ４０によって支持される重量とが異なるためである。つまり、支持ピン３０は、ガラス基板１１の面と直交する方向に弾性力を付与した状態で、ガラス基板１１の表面に接触して、ガラス基板１１の重量を支持する。これに対し、クランプ４０は、立位状態（起立状態）とされたガラス基板１１の面と平行な方向に弾性力を付与した状態で、ガラス基板１１の端面に接触した状態でガラス基板１１の重量を支持するためである。
支持機構１０には、図４に示すように、リフトピン５０と、このリフトピン５０を上下動させるリフトピン移動装置（不図示）とが配置される。リフトピン５０は、保持部１３に設けられている。ガラス基板１１が成膜室４（４Ａ）に搬入される際、又は、ガラス基板１１が成膜室４（４Ａ）から搬出される際に、リフトピン５０は、水平載置位置に配置された保持部１３から上方に突出して、保持部１３よりも上側に位置するガラス基板１１を支持する。
リフトピン移動装置は、成膜室（チャンバ）４、４Ａの外側に配置された駆動モータなどの駆動装置である。リフトピン移動装置は、駆動装置によりリフトピン５０が伸長又は退避する構成を有する。リフトピン５０は、駆動装置によって、チャンバ４の密閉を維持した状態で駆動可能である。この構成により、成膜室４、４Ａに対するガラス基板１１の搬入又は搬出の際に、保持部１３と搬送装置３ａのロボットハンドと間において、ガラス基板１１を自在に受け渡すことが可能となる。
リフトピン５０は、保持部１３の面内において、ほぼ均等間隔となるように複数配置されている。支持ピン３０は、これらリフトピン５０の間に位置するように保持部１３の面内に配置されている。
リフトピン５０の伸長及び退避する方向と、支持ピン３０の軸方向とは略平行である。
次に、本実施形態に係る基板処理装置１において、支持機構１０によって保持されたガラス基板１１に対して成膜する方法について説明する。なお、以下の説明では、２つの成膜室４、４Ａのうち、成膜室４における基板に対する処理について説明する。ガラス基板１１をマスクに密着させる構造については、成膜室４、４Ａにおいて同じであるため、成膜室４Ａについては説明を省略する。
まず、ガラス基板１１は、基板処理装置１の外部から内部に搬入される。搬入されたガラス基板１１は、まず、ロード・アンロード室２の内部の位置決め部材に載置される。これにより、ガラス基板１１が、位置決め部材上で所定位置にアライメントされる。
次に、ロード・アンロード室２の位置決め部材に載置されたガラス基板１１は、搬送装置３ａのロボットハンドで支持される。ガラス基板１１は、搬送装置３ａによって、ロード・アンロード室２から取り出される。そして、ガラス基板１１は、搬送装置３ａによって、搬送室３を経由して成膜室４へと搬送される。
図８〜図１２は、本実施形態における成膜室４で行われる工程を示す模式側面図である。なお、これらの図８〜図１２において、上述した実施形態において説明した構成は省略されている場合がある。
まず、成膜室４の搬送口４ａが開放される。成膜室４では、図８に示すように、支持機構１０において、回転駆動部１２Ａによって回転軸１２が回転される。これにより、保持部１３が水平載置位置とされる。同時に、図示しないリフトピン移動装置によって、リフトピン５０が保持部１３の表面から突出した準備位置とされる。同時に、図７に示すように、クランプ４０は、外側位置に配置されており、保持部１３の上側位置から退避している。
この状態で、成膜室４へと到達したガラス基板１１は、搬送装置３ａによって、支持機構１０の保持部１３上に載置される。
まず、搬送装置３ａは、ガラス基板１１を保持部１３と略並行状態に支持する。この状態で、搬送装置３ａは、図９に矢印Ａで示すように、保持部１３から突出した多数のリフトピン５０の上側の位置にガラス基板１１が到達するまで、保持部１３の面と平行な方向における横側から成膜室４の内側に向けてガラス基板１１を挿入する。
次いで、図１０に示すように、搬送装置３ａのロボットハンドが保持部１３に近接する。これにより、ガラス基板１１は、保持部１３の面内における所定の位置にアライメントされた状態となり、ガラス基板１１は、保持部１３のリフトピン５０上に載置される。次に、搬送ロボット３ａからリフトピン５０にガラス基板１１の受け渡しが行われた後、搬送ロボット３ａのアームは、成膜室４から搬送室３へ後退し、成膜室４の搬送口４ａが閉塞する。
そして、図１１の符号Ｂに示すように、支持機構１０に設けられたリフトピン移動装置でリフトピン５０が下降し、保持部１３の下側にリフトピン５０が格納されることによって、ガラス基板１１は、保持部１３に載置される。
このとき、支持ピン３０の先端に位置する当接部３４がガラス基板１１の裏面１１Ｂに当接してガラス基板１１を支持する。
次いで、図示しないクランプ駆動移動装置により、図７に矢印Ｄで示すように、クランプ４０（クランプ機構）が保持部１３に近接するように移動する。
クランプ４０の移動が停止することにより、ガラス基板１１の周縁の端面が、保持部１３の周囲に配置された複数のクランプ４０のそれぞれの当接面４４と当接する。この状態で、クランプ４０は、ガラス基板１１を成膜処理位置に配置されるようにアライメントする。クランプ４０は、ガラス基板１１の周縁を係止する。これによって、ガラス基板１１が支持機構１０に保持される。この際、ガラス基板１１の重量は、保持部１３に設けられた支持ピン３０によって支持される。加えて、ガラス基板１１の重量は、基板ガイドなどによって支持されることも可能である。
次いで、回転駆動部１２Ａにより回転軸１２が回動される。これにより、図１２に矢印Ｃで示すように、取り付け部材１２ａを介して取り付けられた保持部１３が、回転軸１２の軸線周りに回動する。これにより、保持部１３は、鉛直処理位置に達するように立ち上がる。このとき、ガラス基板１１は、支持ピン３０およびクランプ４０によって保持された状態が維持される。
これにより、ガラス基板１１と保持部１３とによって成膜口４ｂがほぼ閉塞された状態となる。同時に、図６に示すように、ガラス基板１１がマスク２０に近接する。
この状態で、図示しないマスクアライメント部によってマスク２０が、マスク２０の面内における位置のアライメントが行われる。具体的には、図示しない撮像装置によって、マスク２０とガラス基板１１との面内における位置を検出する。この検出結果に基づいて、マスクアライメント部によってマスク２０を駆動して、マスク２０とガラス基板１１との輪郭の位置合わせを行う。
図１３は、本実施形態における支持ピンおよびクランプ機構の動作を示す模式断面図であり、図１４は、本実施形態における支持ピンおよびクランプ機構の動作を示す模式断面図である。
マスク２０の面内における位置のアライメントが終了した後、同様に、図示しないマスクアライメント部は、マスク２０を、マスク２０の面に対して鉛直な方向に移動する。これにより、図１３に示すように、マスク２０をガラス基板１１に当接させる。このとき、鉛直処理位置に配置されている保持部１３は、鉛直処理位置から移動しない。ガラス基板１１に対してマスク２０を密着させるために、マスク２０がガラス基板１１に近接する方向に移動するようにマスク２０が駆動されて、マスク２０がガラス基板１１と接触する。
このとき、ガラス基板１１には、支持ピン３０からガラス基板１１の自重を支持する以外の押圧力は、作用していない状態となる。また、マスクフレーム２０ａの裏面２０Ｂに設けられた凹部２０ｄの内部にクランプ４０の当接部４０ｄが侵入し、凹部２０ｄと当接部４０ｄとが近接する。さらに、凹部２０ｄの内部にクランプ４０が侵入する。そして、マスクフレーム２０ａの裏面２０Ｂに設けられた凹部２０ｄには、クランプ４０の先端に位置する当接部４０ｄが当接した状態となる。
さらに、ガラス基板１１にマスク２０が接触した後にも、ガラス基板１１に対してマスク２０を密着させる。このために、マスク２０の面と鉛直な方向において、マスク２０とガラス基板１１とがさらに近接するようにマスク２０が駆動する。このとき、鉛直処理位置となった保持部１３は駆動させない。
マスク２０の移動により、マスク２０に接触しているガラス基板１１がマスク２０によって押圧される。これにより、ガラス基板１１を介して支持ピン３０とクランプ４０とが押圧される。
すると、図１４に示すように、マスク２０の移動により、ガラス基板１１が、ガラス基板１１の裏面１１Ｂに当接している支持ピン３０の当接部３４を押圧する。これにより、支持シャフト３１がシャフト支持筒３３に対して軸方向に移動する。これにより、支持ピン３０の弾性部材３２が圧縮変形される。弾性部材３２が圧縮変形することによって、弾性部材３２の弾性力により、支持シャフト３１がシャフト支持筒３３に対して押圧される。したがって、当接部３４からガラス基板１１に押圧力が作用する。弾性部材３２では、当接部３４からガラス基板１１に作用する押圧力が所定の値より小さくなるように、あらかじめ弾性値（押圧力）が設定される。
同様に、支持シャフト３１の当接部３４がマスク２０に密着したガラス基板１１に押圧された際に、図１４に示すように、クランプ４０の先端に位置する当接部４０ｄが、マスクフレーム２０ａの裏面２０Ｂに設けられた凹部２０ｄに当接する。これにより、クランプ４０の弾性部材４２が圧縮される。弾性部材４２が圧縮変形することによって、弾性部材４２の弾性力により、クランプ４０が支持基部４３に対して押圧され、支持部４１が位置規制穴４３ａに沿って移動する。これによって、支持シャフト３１の軸方向における移動距離と同程度だけ、クランプ４０が支持シャフト３１の軸方向に移動する。
このように、クランプ４０と支持シャフト３１との伸退動作が同期する。このため、ガラス基板１１の縁部に余計な変形が生じることがない。したがって、ガラス基板１１に割れや欠けが発生することがない。
このように、保持部１３が鉛直処理位置に配置された際、ガラス基板１１とマスク２０とが密着した状態となる。同時に、マスクフレーム２０ａによって形成された開口部分からガラス基板１１が露出する。ガラス基板１１は、カソード電極６に対して対向した位置に配置される。
この保持部１３が鉛直処理位置に配置された際、支持機構１０に保持されたガラス基板１１はマスク２０と密着する。保持部１３が鉛直処理位置に配置された際、ガラス基板１１は、ガラス基板１１の表面１１Ｔとカソード電極６の表面とが略平行な状態で保持される。この状態で成膜室４内において成膜工程が行われ、ガラス基板１１の表面１１Ｔに膜が形成される。
成膜工程においては、ガス導入部から成膜室４にスパッタガスと反応ガスとが供給される。成膜工程においては、外部の電源からバッキングプレート（カソード電極）６にスパッタ電圧を印加する。また、成膜工程においては、マグネトロン磁気回路によりターゲット７上に所定の磁場を形成する。これにより、成膜室４の前側空間４ｍ内でプラズマによりスパッタガスのイオンが励起される。スパッタガスのイオンは、カソード電極６のターゲット７に衝突して、成膜材料の粒子を飛び出させる。そして、ターゲット７から飛び出した成膜材料の粒子と反応ガスとが結合した後、結合した成膜材料の粒子と反応ガスとが、ガラス基板１１に付着する。これにより、ガラス基板１１の表面１１Ｔに所定の膜が形成される。
成膜処理が終了したら、図示しないマスクアライメント部によって、マスク２０の面に鉛直な方向に離間するように、マスク２０が移動される。これにより、図６に示すように、マスク２０をガラス基板１１から離間させる。
次いで、回転駆動部１２Ａにより回転軸１２が回動される。これにより、保持部１３にガラス基板１１が保持された状態で、保持部１３は、回転軸１２の軸線周りで、図１２の矢印Ｃと逆方向に回動する。回転軸１２が回動することにより、保持部１３は、水平載置位置に配置される。さらに、クランプ４０を図７の矢印Ｄとは逆方向に揺動させ、クランプ４０を解除し、ガラス基板１１の周縁の端部から当接面４４を離間させる。これにより、クランプ４０によるガラス基板１１の係止を解除する。
次いで、リフトピン移動装置は、リフトピン５０を上昇させ、リフトピン５０は、保持部１３の表面から突出する。上昇したリフトピン５０によってガラス基板１１が支持され、この状態で、搬送装置３ａによって、図９の矢印Ａと逆方向にガラス基板１１が保持部１３から取り出される。最終的に、搬送室３を介して、ロード・アンロード室２から基板処理装置１の外部にガラス基板１１を搬出する。なお、他のチャンバにおいて、その他の処理を行うことも可能である。
本実施形態における基板処理装置（スパッタリング装置）１によれば、保持部１３の面内に設けた複数の支持ピン３０が、ガラス基板１１とマスク２０とを押圧する。このとき、ガラス基板１１とマスク２０との押圧力が所定の大きさを越えない状態を維持することができる。これにより、ガラス基板１１とマスク２０とを密着させた状態で、成膜処理を行うことが可能となる。これにより、マスク２０、又は、ガラス基板１１に波打ち等の変形が発生していた場合でも、ガラス基板１１をマスク２０の変形に追従させることができる。このため、ガラス基板１１とマスク２０とを密着させることが可能となる。したがって、マスク２０において、ガラス基板１１に対する成膜領域を正確に設定することが可能となる。同時に、膜厚均一性など成膜特性の悪化を防止することが可能となる。
同時に、支持ピン３０の伸退（伸長及び退避）と同期して、クランプ４０の位置が調整可能とされている。これにより、支持ピン３０によってガラス基板１１の変形を吸収される。この際に、ガラス基板１１に不必要な荷重を印加されず、ガラス基板１１が不必要に変形することもない。これにより、ガラス基板１１における割れや欠けの発生を極めて低減することが可能となる。
また、保持部１３においては、ガラス基板１１の面内において、複数の支持ピン３０が配置されている。したがって、複数の支持ピン３０により、多点で、ガラス基板１１が押圧される。これにより、それぞれの支持ピン３０が配置されるポジション、つまり、ガラス基板１１の面内における押圧位置に対応して、押圧位置ごとに、支持ピン３０がガラス基板１１を押圧する押圧力の大きさを異ならせることが可能となる。これにより、複数の押圧位置の各々において、支持ピン３０が、ガラス基板１１又はマスク２０の変形に追従して、必要な押圧力をガラス基板１１に付与することができる。
同時に、支持ピン３０を用いることで、マグネットを利用せずに、ガラス基板１１とマスク２０とを密着させた状態で、ガラス基板１１が成膜処理される。これにより、マグネットがスパッタ粒子に与える影響により成膜特性が悪化することを低減できる。
なお、保持部１３の面内における支持ピン３０の配置は、ガラス基板１１を安定的に支持するためのリフトピン５０の配置に影響を与えないようにする必要があるが、ほぼ均等な間隔で、複数の支持ピン３０を配置することができる。
以下、本発明の第２実施形態に係る基板処理装置を、図面に基づいて説明する。
図１５は、本発明の第２実施形態に係る基板処理装置を構成する成膜室を示す模式正面図である。本実施形態において、上述した第１実施形態と異なるのは、基板を処理する時におけるマスクとガラス基板との位置に関する点である。これ以外の上述した第１実施形態と対応する構成には同一の符号を付してその説明を省略する。
本実施形態においては、スパッタリング処理時に、ガラス基板１１が横型、つまり、被処理面が水平面に近い状態で保持部１３に保持される。
本実施形態において、成膜室４の内部には、図１５に示すように、成膜中にガラス基板１１を水平面と略平行に保持する支持機構１０が設けられている。支持機構（基板支持装置）１０は、ガラス基板１１を加熱するヒータを備えていてもよい。また、成膜室４には、バッキングプレート（カソード電極）６がヒータと対向する上側位置に設けられている。成膜室４には、成膜材料を供給する手段として、バッキングプレート６に加えて、バッキングプレート６に負電位のスパッタ電圧を印加する電源６Ａと、この成膜室４内にガスを導入するガス導入部４ｓと、が設けられている。また、成膜室４には、成膜室４の内部を高真空引きするターボ分子ポンプ等の高真空排気部４ｔが設けられている。バッキングプレート６には、ガラス基板１１と略平行に対面する下面側にターゲットが固定される。
保持部１３は、ガラス基板１１の成膜処理時に、ガラス基板１１を被処理面の裏面側から支持する。保持部１３は、ガラス基板１１の輪郭形状よりもやや大きい平板状とされている。保持部１３の面内における内側となる位置には、図示しないヒータが配置されている。ヒータは、保持部１３に支持されたガラス基板１１を、ガラス基板１１の裏面側から加熱可能である。
保持部１３の面内における内側となる位置には、第１実施形態と同様に、複数の支持ピン３０が設けられている。支持ピン３０は、ガラス基板１１に対して鉛直方向に伸退可能である。複数の支持ピン３０の各々においては、当接部３４が上向きに突出した状態となっている。支持ピン３０は、保持部１３の面内において、ヒータによるガラス基板１１の加熱に対する影響を低減するように立設されている。
また、保持部１３の周縁において外側となる位置には、複数のクランプ４０が設けられていてもよい。
従来の基板処理装置では、例えば、保持部１３に対応する保持部が剛性を有し、水平な面内における位置で、個別に位置調整できない構成を有していた。このような構成において、従来の保持部がガラス基板１１の裏面に当接している場合には、アライメント後にマスク２０をガラス基板１１に押しつけて密着させた際に、ガラス基板１１に必要以上の押圧力がかかる。その上、ガラス基板１１の自重により、ガラス基板１１の中央付近が下に垂れ下がった状態となる。この状態のガラス基板１１とマスク２０とを密着させるためには、従来の保持部ではさらに大きな押圧力が必要となる。このため、ガラス基板１１に割れや欠けが発生する可能性が高かった。
さらに、従来の保持部において、波打ちなどの発生したガラス基板１１では、さらに必要以上の押圧力がかかる。このため、従来の保持部では、ガラス基板１１に割れや欠けが発生する可能性が一層高まる。
これに対して、本実施形態においては、保持部１３の水平な面内において、複数のポジションとされる、ガラス基板１１の面内における押圧位置に、複数の支持ピン３０の各々が配置されている。しかも、支持ピン３０の各々の先端に位置する当接部３４が、個別に、鉛直方向に伸退可能とされている。これにより、水平な面内における複数のポジションの各々で、支持ピン３０がマスク２０あるいはガラス基板１１の変形に応じて、伸退する。したがって、マスク２０の変形形状に倣って、マスク２０に密着するようにガラス基板１１を支持することが可能となる。
本実施形態においては、上述した第１実施形態と同等の効果を奏することができる。
上記の各実施形態においては、本発明の実施形態に係る基板処理装置がスパッタリング装置である場合を説明したが、上述の基板処理装置は、蒸着処理を行う装置であってもよい。この場合でも、マスクとガラス基板とに過度の押圧力を作用させることなく互いに密着させることが可能となる。
上記の実施形態においては、保持部１３の面内において、均等な間隔で配置された複数のリフトピン５０の間に、支持ピン３０が配置されている。つまり、保持部１３の面内において、支持ピン３０が均等な間隔に配置されている。
本発明では、このような構造に加えて、ガラス基板１１の中央部に比べて、ガラス基板１１の周縁部において支持ピン３０が配置される間隔を小さくすることもできる。つまり、ガラス基板１１の中央部に比べてガラス基板１１の周縁部において、支持ピン３０の密度が高くなるように、複数の支持ピン３０を配置することもできる。
本発明では、ガラス基板１１の中央部に比べて、ガラス基板１１の周縁部において、支持ピン３０の本数を多く配置することもできる。さらに、縦型の基板処理装置の場合には、ガラス基板１１の中央部において、支持ピン３０が配置される間隔を小さくして多数配置することもできる。つまり、ガラス基板１１の周縁部に比べてガラス基板１１の中央部において、支持ピン３０の密度が高くなるように配置できる。
本発明では、ガラス基板１１の周縁部に比べて、ガラス基板１１の中央部において、支持ピン３０の本数を多く配置することもできる。あるいは、保持部１３の面内で、支持ピン３０を均等に配置して、支持ピン３０の間隔を一定にすることもできる。
さらに、上記の実施形態においては、複数の支持ピン３０が、いずれも平行状態として配置したが、これに限定されない。例えば、ガラス基板１１の周縁部において、支持ピン３０の押圧方向がガラス基板１１の面内における中央から外側に向けて傾斜することもできる。あるいは、マスク２０が平面でない場合には、マスク２０の形状に対応して、当接部３４の接触する部分におけるマスク２０の面に対する法線方向と、支持ピン３０がガラス基板１１を押圧する方向とが平行な配置とすることも可能である。
また、上記の実施形態においては、マスク２０を保持部１３に対して近接させて、ガラス基板１１とマスク２０とを密着させたが、ガラス基板１１とマスク２０とは相対的に近接させればよく、ガラス基板１１とマスク２０とのアライメント後に、保持部１３を動作させてガラス基板１１とマスク２０とを密着させる構成としてもよい。
以下、本発明にかかる具体例について説明する。
ここでは、図４に示すように、支持機構１０における諸元を示す。
ガラス基板１１寸法；２５００ｍｍ×２２００ｍｍ
支持ピン３０における弾性部材３２によって支持シャフト３１が伸退する寸法；０．５ｍｍ
保持部１３の面内において支持ピン３０を配置する間隔；３００ｍｍ
このようなスパッタリング装置（基板処理装置１）を用いることにより、ガラス基板の割れや欠けの発生を防止して、マスクと基板との密着性の向上を図ることができる。
１…基板処理装置（スパッタリング装置、成膜装置）
２…ロード・アンロード室（チャンバ）
３…搬送室（チャンバ）
３ａ…搬送装置（搬送ロボット）
４…成膜室（チャンバ）
４ａ…搬送口
４ｂ…成膜口
４ｍ…前側空間（処理室）
４ｎ…裏側空間（後背室）
６…バッキングプレート（カソード電極）
７…ターゲット
１０…支持機構（基板保持装置）
１１…ガラス基板（基板）
１２…回転軸
１２ａ…取り付け部材
１３…保持部（プラテン）
１２Ａ…回転駆動部
２０…マスク
２０ａ…マスクフレーム
２０ｂ…リブ
３０…支持ピン
３１…支持シャフト
３１ｂ…段差
３２…弾性部材（シャフト支持部）
３３…シャフト支持筒（シャフト支持部）
３３ａ，３３ｂ…ブシュ（シャフト支持部）
３４…当接部
３５…固定部（シャフト支持部）
３６…ナット（シャフト支持部）
３７…ナット（シャフト支持部）
４０…クランプ（クランプ機構）
４０ａ…凸部
４０ｄ…当接部
４４…当接面
４１…支持部（クランプ機構）
４２…弾性部材（クランプ機構）
４３…支持基部（クランプ機構）
４３ａ…位置規制穴
５０…リフトピン

Claims (11)

  1. 基板を処理する装置であって、
    チャンバ内にて前記基板の表面を処理する処理室と、
    前記処理室に隣接し、前記基板を移動するとともに、前記基板を支持する後背室と、
    前記処理室と前記後背室との境界位置に配置されたマスクと、
    基板を処理する時に、前記基板と前記マスクとを密着させるように、前記基板を前記マスクに向けて押圧可能に支持し、前記基板と前記マスクとの変形に追従して前記基板の裏面に作用する押圧力を調整可能に設定する支持機構と、
    を有する基板処理装置。
  2. 前記支持機構は、支持ピンを有し、
    前記支持ピンは、前記マスクの面に直交する方向に延在し、前記支持機構が前記基板を支持する時に前記基板の前記裏面に当接する先端を有し、前記基板の前記裏面に作用する前記押圧力を調整可能とし、軸方向に伸長可能及び退避可能に配置されている
    請求項１に記載の基板処理装置。
  3. 前記支持ピンは、
    前記支持ピンが前記基板の前記裏面を押圧する時に前記基板の前記裏面に当接する先端を有する支持シャフトと、
    可撓性を有する弾性部材を有し、前記支持ピンの前記軸方向において前記支持シャフトを伸長可能及び退避可能として支持するシャフト支持部と、
    を有し、
    前記支持シャフトの伸長及び退避により、前記支持ピンは、前記基板の前記裏面に作用する前記押圧力を調整可能である、
    請求項２に記載の基板処理装置。
  4. 前記支持ピンが、前記基板の前記裏面に対向するように前記支持機構に複数箇所に設けられている、
    請求項２に記載の基板処理装置。
  5. 前記支持ピンは、
    前記支持ピンが前記基板の前記裏面を押圧する時に前記基板の前記裏面に当接する先端を有する支持シャフトを有し、
    前記支持シャフトの先端が、球面状に形成されている、
    請求項２に記載の基板処理装置。
  6. 前記支持機構は、
    前記支持ピンの伸長及び退避に追従して前記軸方向と同方向に伸長可能及び退避可能なクランプ支持部と、
    前記クランプ支持部によって支持されて、前記基板の縁部を支持するクランプと、
    を有する請求項２から請求項５のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  7. 前記クランプ支持部は、前記支持ピンの伸長及び退避に追従して前記軸方向に伸長可能及び退避可能な可撓性を有する弾性部材を有する、
    請求項６に記載の基板処理装置。
  8. 前記クランプが、前記基板の周縁部において複数箇所に設けられている、
    請求項６に記載の基板処理装置。
  9. 前記処理室において蒸着処理が行われる、
    請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  10. 前記処理室においてスパッタリング処理が行われる、
    請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  11. 請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の基板処理装置に用いられる支持ピンであって、
    前記マスクの面に直交する方向に延在するように前記基板処理装置に取り付けられ、基板を支持する時に前記基板の裏面に当接する先端を有する支持シャフトと、
    可撓性を有する弾性部材を有し、前記支持シャフトを軸方向に伸長可能及び退避可能として支持するシャフト支持部と、
    を有し、
    前記支持シャフトの伸長及び退避により、前記基板の前記裏面に作用する前記押圧力を調整可能である、
    支持ピン。
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